完全退火主要用於以下幾個方面：
亞共析鋼和共析鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材：通過加熱至Ac3以上30～50℃，使鋼的組織完全轉變為奧氏體，然後在緩慢冷卻過程中，奧氏體轉變為鐵素體和珠光體，以達到細化組織、降低硬度、消除內應力的目的。
中碳非合金鋼和中碳合金鋼：完全退火可以細化晶粒、均勻組織、消除殘餘應力，提高鋼件性能，適用於這些材料的鑄、鍛、軋製件等。
高速鋼和高合金鋼：在淬火或返修前，通過完全退火來降低硬度、改善切削加工性能，並為後續的淬火處理做好組織準備。
焊接結構：完全退火也用於焊接結構，以消除焊接過程中產生的殘餘應力。
需要注意的是，完全退火不宜用於過共析鋼，因為緩冷後可能會析出網狀二次滲碳體，導致鋼的強度、塑性和韌性顯著降低。